流量授課講義Word版

1、前不久，國家環(huán)?？偩窒掳l(fā)了主要污染物總量減排監(jiān)測(cè)方法，中國環(huán)境監(jiān)測(cè)總站也相應(yīng)下發(fā)了配套的“十一五”主要污染物減排專項(xiàng)監(jiān)測(cè)方案，其中廢水流量為廢水必測(cè)項(xiàng)目；在2008年01月15日的中國環(huán)境監(jiān)測(cè)總站污染源監(jiān)測(cè)會(huì)議上，全國重點(diǎn)工業(yè)污染源監(jiān)督性監(jiān)測(cè)工作方案（討論稿）中，廢水流量也是廢水必測(cè)項(xiàng)目。廢水流量的測(cè)試準(zhǔn)確與否，直接關(guān)系到污染源廢水排放總量以及其他污染物排放總量計(jì)算正確與否?？梢哉f，流量測(cè)試是污染源總量減排監(jiān)測(cè)和工業(yè)污染源監(jiān)督性監(jiān)測(cè)工作中最基礎(chǔ)也是最重要的工作。下面，我們就流量的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行探討。一、基本概念 流量就是在單位時(shí)間內(nèi)流體通過一定截面積的量。這個(gè)量用流體的體積來表示稱為瞬時(shí)體積流量

2、（qv），簡(jiǎn)稱體積流量；用流量的質(zhì)量來表示稱為瞬時(shí)質(zhì)量流量（qm），簡(jiǎn)稱質(zhì)量流量。它的表達(dá)式是：式中：qm、qv在時(shí)間間隔T內(nèi)通過的流體質(zhì)量或體積；流體密度。從t1到t2這一段時(shí)間內(nèi)流體體積流量或質(zhì)量流量的累積值稱為累積流量，它們的表達(dá)式是：1 / 13對(duì)在一定通道內(nèi)流動(dòng)的流體的流量進(jìn)行測(cè)量統(tǒng)稱為流量計(jì)量。流量測(cè)量的流體是多樣化的，如測(cè)量對(duì)象有氣體、液體、混合流體；流體的溫度、壓力、流量均有較大的差異，要求的測(cè)量準(zhǔn)確度也各不相同。因此，流量測(cè)量的任務(wù)就是根據(jù)測(cè)量目的，被測(cè)流體的種類、流動(dòng)狀態(tài)、測(cè)量場(chǎng)所等測(cè)量條件，研究各種相應(yīng)的測(cè)量方法，并保證流量量值的正確傳遞。我們這里只針對(duì)廢水流量監(jiān)測(cè)中的問

3、題進(jìn)行分析。qm、m可以通過qv、v和相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算得出。我們下面所講的流量測(cè)試一般指qv測(cè)試。二、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、資料2.1 HJ/T 15-1996 超聲波明渠污水流量計(jì)2.2 CJ/T 3008.15-93 城市排水流量堰槽測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)CJ/T 3008.11993城市排水流量堰槽測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)三角薄壁堰CJ/T 3008.21993城市排水流量堰槽測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)矩形薄壁堰CJ/T 3008.31993城市排水流量堰槽測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)巴歇爾量水槽CJ/T 3008.41993城市排水流量堰槽測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)寬頂堰CJ/T 3008.51993城市排水流量堰槽測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)三角形剖面堰2.3 CJ/T 3017-93 淺水流量計(jì)2.4

4、 JB/T 9248-1999 電磁流量計(jì)2.5 SL 24-91 堰槽測(cè)流規(guī)范三、廢水流量監(jiān)測(cè)1.測(cè)量時(shí)間和頻次主要污染物減排技術(shù)規(guī)定（暫行）中第三部分“廢水中化學(xué)需氧量減排監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)定”中5.3.15.3.3中對(duì)測(cè)量時(shí)間和頻次做出了相應(yīng)的規(guī)定，全國重點(diǎn)工業(yè)污染源監(jiān)督性監(jiān)測(cè)工作方案（討論稿）也對(duì)監(jiān)測(cè)時(shí)間和頻次做出了要求，這不是本專題的重點(diǎn)，在此不做闡述。這里只強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)，監(jiān)測(cè)時(shí)段和頻次要有代表性。2.監(jiān)測(cè)方法我們先看一下一般廢水排放水路類型。我們?nèi)粘＝佑|比較多的為敞口明渠排放，我們首先討論敞口明渠流量測(cè)量問題。我們通常接觸常用的明渠流量?jī)x表按測(cè)量原理大體可分為堰法、測(cè)流槽法、流速儀法、電磁流量

5、計(jì)法和容器法等。下面我們逐一介紹各種測(cè)量方法。1）堰槽法排放口處應(yīng)修建一段滿足CJ/T 3008.1593城市排水流量堰槽標(biāo)準(zhǔn)的明渠式測(cè)流段。（節(jié)選于全國污染源監(jiān)測(cè)工作會(huì)議資料P39）表1 常用薄壁堰適用范圍堰名稱和形狀流量公式適用范圍（m）典型流量范圍寬度B或Bb（m）水頭范圍（m）流量范圍 (m3/h)Q=Kh5/2B=0.441.0h =0.040.12D=0.10.130.450.040.1201.0815.6Q=Kh5/2B=0.51.2h=0.070.26B/2D=0.1 0.750.60.80.0700.2606.6174Q=Kbh3/2B= 0.56.3 b=0.155.0D=

6、0.153.50.06h=0.030.45(0.90.36)(1.20.48)0.030.31212.6540Q=Kbh3/2B0.5D=0.32.5h=0.03D(h為0.8以下且為B/4以下)0.68 h.00.030.821.6402601.1）堰(weir)法 在明渠適當(dāng)位置裝一擋板，水流被阻斷，水位升到檔板上端堰（缺）口，便從堰口流出。水流剛流出的流量小于渠道中原來的流量，水位繼續(xù)上升，流出流量隨之增加，直到流出量等于渠道原流量，水位便穩(wěn)定在某一高度，測(cè)出水位高度便可求取流量。常用薄壁堰按缺口形狀分為三角堰、矩形堰和等寬堰，它們的尺寸范圍和流量范圍分別如表1所示。堰口尺寸和表面粗糙度

7、要求可查閱標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)程ISO 1438-1，CJ/T3008.1593，JJG771，均有具體規(guī)定。若迎流側(cè)堰口長(zhǎng)期使用后磨損成園角以及迎流側(cè)堰壁粗糙變化均會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差。堰式流量計(jì)除堰板部分外，還包括相應(yīng)液位計(jì)以及堰板上游足夠長(zhǎng)的直渠段和整流段等。堰式流量計(jì)由堰和相應(yīng)的液位計(jì)組成，薄壁堰的測(cè)量原理如圖1所示，流量Q按式（1）計(jì)算。 （1）式中 K-流量系數(shù)； h-堰頂水頭，即離堰口水位高度； n -取決于堰缺口形狀的指數(shù)，為5/2或 3/2 。1.2）測(cè)流槽(flume,簡(jiǎn)稱槽)法 縮小渠道一段通道斷面成喉道部，喉道因面積縮小而流速增加，其上游水位被抬高，以增加流速所需動(dòng)能（即增加的動(dòng)能由所抬

8、高水位位能轉(zhuǎn)變過來），測(cè)量抬高水位求取流量。在目前我們接觸較多的槽法測(cè)流方式中使用最多的就是巴歇爾槽（簡(jiǎn)稱P槽）。 P槽外形如圖2所示，喉道寬從25mm至15m，已有定性尺寸。流量Q和喉道上游液位ha間的關(guān)系式中，系數(shù)C和指數(shù)n均因規(guī)格而異。具體計(jì)算方法大家可參考SL 24-91堰槽測(cè)流規(guī)范P33P36和CJ/T 3008.31993城市排水流量堰槽測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)巴歇爾量水槽相關(guān)內(nèi)容。 2） 流速儀法排污截面底部需硬質(zhì)平滑，截面形狀為規(guī)則的幾何形，排污口處有不小于3米的平直過水段，且水位高度不低于0.1米.（節(jié)選于全國污染源監(jiān)測(cè)工作會(huì)議資料P39）通過測(cè)出流通通道某局部（點(diǎn)、線或小面積）流速，代表平

9、均流速，再測(cè)量水位求得流通面積，乘局部流速與平均流速間的系數(shù)，經(jīng)演算求取流量。在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一般采用超聲波明渠污水流量計(jì)或管道式電磁流量計(jì)。常用的流速儀一般有旋漿式、旋杯式、超聲波流量計(jì)。我們下發(fā)給部分區(qū)縣的流量計(jì)為旋杯式流量計(jì)。3）電磁流量計(jì)法 排污口有一段不小于2米的規(guī)則平直段，直渠段需符合CJ/T 301793的要求，排污口寬度0.81.5米，液面高度不得低于0.4米。（節(jié)選于全國污染源監(jiān)測(cè)工作會(huì)議資料P39）電磁流量計(jì)又分為潛水式電磁流量計(jì)和非滿管電磁流量計(jì)兩類，后者目前國內(nèi)尚未開發(fā)，均依賴進(jìn)口。潛水式電磁流量計(jì)是在渠道中置一擋板截流，擋板近底部開孔并裝潛水電磁流量傳感器，水流從流量傳感

10、器流過從而測(cè)出其流量。潛水式電磁流量計(jì)需在渠道中置一擋板截流，在擋板底部裝上潛水電磁流量傳感器，如圖3所示。擋板截住渠道，迫使水流只能從流量傳感器中流過，以較原來高的流速通向下游，從而抬高檔板上游的水位，產(chǎn)生擋板上下游水位差h，此水位差的勢(shì)能轉(zhuǎn)變?yōu)榱魉俚膭?dòng)能，即 式中 K-系數(shù)；g-重力加速度。 潛水式電磁流量計(jì)工作時(shí)，液體流動(dòng)狀況屬于淹沒孔口流，孔口流出速度與孔口在自由表面下的沉沒深度無關(guān)，僅取決于上下游的水位差。也就是說，流量測(cè)量值與流量傳感器（或分流模型）安裝位置無關(guān)，但要求盡可能低，使之運(yùn)行過程中始終處于淹沒流狀態(tài)。非滿管電磁流量計(jì)的傳感器直接在管道裝上同口徑圓形暗渠，測(cè)量流速的原理與

11、傳統(tǒng)電磁流量計(jì)的相同，但還具備測(cè)量?jī)x表內(nèi)水位的功能，電極、磁路和測(cè)量電路則有較大差別。4）容器法適用于流量小于50噸/天的排放口。但溢流口與受納水體應(yīng)有適當(dāng)落差或能用導(dǎo)水管形成落差。（節(jié)選于全國污染源監(jiān)測(cè)工作會(huì)議資料P39）這里要注意容器的適當(dāng)選用。另外還有一種可以使用容器法的情形，比如有些間歇性排放的單位，不排放的時(shí)候就把廢水存在池子里面，等池子裝到一定程度后才排放。這種情況我們就可以算出池子的容積，再乘以排放頻率就可以得到每天的排放量。5） 浮標(biāo)法排污口上溯有有一段底部平滑且長(zhǎng)度不小于10米，無彎曲、有一定液面高度的排污管道，并經(jīng)常進(jìn)行疏通、消障。（節(jié)選于全國污染源監(jiān)測(cè)工作會(huì)議資料P39）

12、6） 電表式明渠流量計(jì)排污口有一段不小于2米的規(guī)則段，排污渠底寬1米左右。（節(jié)選于全國污染源監(jiān)測(cè)工作會(huì)議資料P39）7） 其他不規(guī)則排口流量監(jiān)測(cè)排水量可根據(jù)企業(yè)廢水排放流量計(jì)進(jìn)行核查。若無流量計(jì)，可將用水量扣除水量損耗，測(cè)算其排水量。（節(jié)選于全國污染源監(jiān)測(cè)工作會(huì)議資料P100）前面討論的敞口明渠流量測(cè)試方式中的容量法、電磁流量計(jì)（EMF）等也可用于暗渠和管道流量測(cè)定。但是我們目前針對(duì)暗明渠、管路排放的監(jiān)測(cè)手段較少，進(jìn)行流量測(cè)試?yán)щy較大，在常規(guī)測(cè)試無法進(jìn)行的情況下，我們可參考企業(yè)自身的在線監(jiān)測(cè)流量數(shù)據(jù)和其他行之有效的方法進(jìn)行流量測(cè)試（如通過企業(yè)水平衡）。四、流量測(cè)量質(zhì)量保證4.1 為了測(cè)定廢水流

13、量或流速，必須對(duì)廢水排口進(jìn)行規(guī)范化整治。4.2 污水流量計(jì)必須符合國家環(huán)境保護(hù)總局頒布的污水流量計(jì)技術(shù)要求。在國家正式頒布污水流量計(jì)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)要求之前，污水流量計(jì)必須經(jīng)清水測(cè)評(píng)和廢水現(xiàn)場(chǎng)考評(píng)合格。4.3 流量測(cè)量裝置應(yīng)具有足夠的測(cè)量精度，應(yīng)選用測(cè)定范圍內(nèi)的測(cè)量裝置進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量流量時(shí)不應(yīng)受污水雜物的影響。4.4 測(cè)流時(shí)段內(nèi)測(cè)得流量應(yīng)與水量衡算結(jié)果誤差不得大于10。4.5 因工業(yè)廢水成分復(fù)雜，其中的強(qiáng)酸或或強(qiáng)堿性物質(zhì)對(duì)流量計(jì)或堰板有一定腐蝕作用，懸浮物對(duì)流量測(cè)量也會(huì)產(chǎn)生影響，為此必須加強(qiáng)流量計(jì)量裝置的維護(hù)和保養(yǎng)。4.6 流量計(jì)必須定期校正。（4.14.6節(jié)選于全國污染源監(jiān)測(cè)工作會(huì)議資料P41）另外，關(guān)于監(jiān)測(cè)過程中工況監(jiān)督部分的內(nèi)容，現(xiàn)在有等市上相關(guān)監(jiān)督內(nèi)容下來后統(tǒng)一制定，大家會(huì)后每個(gè)區(qū)縣站在會(huì)務(wù)組留下12郵箱或傳真（最好